师：同学们好，今天我们一起来学习初中物理沪粤版九年级上册第12单元第四节热机与社会环境。生活中，大家都见过烧开水时水蒸气把茶壶盖顶起的场景。今天老师也准备了一个类似的实验，请大家认真观看实验视频，思考屏幕上的两个问题。
（同学们观看实验视频）
师：在视频中，我们看到塞子被冲出，并且瓶口有雾生成。整个过程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，传给水和水蒸气，水蒸气将塞子推出，把水蒸气的内能转化为塞子的机械能。同学们，你们想对了吗？其实，上面的装置就是一个简单原始的热机。生活中，我们常见的叉车、汽车、飞机、摩托车、拖拉机都属于热机的应用。物理学中，把利用燃料燃烧时获得的内能转化为机械能的机器统称为热机。最常见的热机是内燃机，分为汽油机和柴油机两种。今天，就让我们一起来看看它们是如何工作的吧。
想要了解汽油机的工作过程，我们得先认识它的构造。这是一台汽油机的结构图，汽油机由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、连杆和曲轴组成。汽油机工作时，汽油与空气的混合物经进气门进入气缸内部，经火花塞点火后，在气缸内剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞做功。大家发现没，汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，我们把活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫做冲程。那么，汽油机一次完整的工作循环有几个冲程呢？分别是什么呢？让我们逐一来认识一下。
汽油与空气的混合物要进入气缸内部，我们应打开进气门，关闭排气门。与此同时，活塞从气缸顶端运动到底端，曲轴也将转过半圈的位置。我们把这样的一个冲程称之为吸气冲程。请同学们注意，在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物。那么在这个冲程中，老师有个疑问，活塞为什么会向下运动呢？飞轮转动的动力又是从哪来的呢？带着这些问题，让我们接着往下看。
在吸气冲程结束时，活塞处于气缸的最底端，飞轮继续转动，推动活塞向上运动。此时我们关闭进气门和排气门，气缸就形成了一个封闭空间。这时活塞向上运动的过程中，会压缩汽油与空气的混合物，使它们的内能增大，温度升高。我们把这样一个冲程称之为压缩冲程。同学们想一想，在压缩冲程中，汽油与空气混合物的内能是从哪来的呢？原来，在活塞压缩气体时，将机械能转化为了内能。同样的问题，在压缩冲程中，飞轮的动力是从哪来的呢？别着急，我们接着往下看。
压缩冲程结束的时候，活塞处于气缸的最顶端，此时汽油与空气的混合物被压缩到体积最小、内能最大、温度也是最高的。火花塞产生电火花，汽油在气缸内剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动。我们把这样一个冲程称之为做功冲程。大家来想一想，在做功冲程中，活塞为什么会向下运动呢？原来是高温高压的燃气推动活塞做功，把内能转化为了机械能，飞轮的动力也正是在这个冲程中获得的。
在做功冲程结束的时候，活塞处于气缸的最底端，飞轮由于具有惯性并不会停止转动，它将继续转动推动活塞向上运动。此时我们关闭进气门，打开排气门，就可以把刚才汽油燃烧时产生的废气排出去了。我们把这样一个冲程称之为排气冲程。在排气冲程结束以后，飞轮不会停止转动，它将继续运动，带动着汽油机完成吸气与压缩冲程，直至在做功冲程里再一次获得动力，这样汽油机就可以一直工作下去了。让我们把四冲程连在一起，再来看一遍。
（老师展示四冲程连贯过程）
师：在实际生活中，蒸汽机的工作相当震撼。下面让我们通过一段视频来感受一下，观看视频的时候，同学们可以结合本节课所学，看看能否在视频中区分出所看到的是哪一个冲程。
（同学们观看视频）
师：通过今天的学习，我们发现汽油机工作时，一个工作循环曲轴转两圈，有四个冲程，而且周而复始。然而只有做功冲程是对外做功的，其余三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，属于辅助冲程，这就是汽油机的工作过程。那么另外一种内燃机柴油机是如何工作的呢？我们来看一看柴油机的构造，柴油机由喷油嘴、进气门、排气门、气缸、活塞、连杆和曲轴组成。通过对比大家发现，柴油机的构造与汽油机基本相同，但是在气缸顶部没有火花塞，取而代之的是一个喷油嘴。同学们一定很好奇，没有火花塞，柴油机是如何点火的呢？让我们通过一段视频来看一看柴油机的工作过程与汽油机有哪些相同和不同点吧。
（同学们观看视频）
师：之前的视频我们学习了汽油机，它用汽油做燃料，还有一类内燃机烧的是柴油。正因为燃料不同，构造也不一样。二者的区别主要是柴油机气缸顶部有一个喷油嘴，但没有火花塞。柴油机工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，不过吸气冲程中吸入气缸的只有空气，而压缩冲程中活塞把空气体积压缩得非常小，使得空气温度很高。压缩冲程结束时，气缸内的空气温度已经超过了柴油的燃点。此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来，这种方式叫做压燃式，使得气体压强急剧升高，从而推动活塞对外做功。排气冲程中排气门打开，活塞上移，把废气排出。
在实际应用中，柴油机比较笨重，主要应用在载重汽车、拖拉机、火车、轮船、坦克上。好了，总结一下，汽油机和柴油机是两类内燃机，汽油机需要火花塞，而柴油机只有喷油嘴。吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空气。压缩冲程中，汽油机中的混合物被压缩，柴油机中的空气被压缩，而且被压缩得非常小，温度很高。做功冲程中，汽油机顶部火花塞产生电火花，点燃高温高压的气体，而柴油机喷油嘴喷入柴油，遇到高温热空气立刻燃烧。排气冲程二者都一样，将废气排出缸外。由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，所以在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率，这就是二者的区别，大家学会了吗？
在视频中我们发现，汽油机与柴油机的不同点主要在于燃料、结构、吸气冲程、压缩冲程以及点火方式上。其中在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油与空气的混合气体，而柴油机吸入的只有空气。汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式。相同点在于工作循环、能量转化以及活塞和曲轴的运动。一般来说，汽油机比柴油机更为轻巧，多用于小型机器，比如摩托车与小型汽车；而柴油机动力更足，效率也比汽油机更高，一般用于大型机械，比如拖拉机、卡车等等。但是两者在工作时都带来了废气和噪声污染，而且无论哪一种热机在工作时都不可能把燃气的内能完全利用掉。同学们，你们能结合汽油机和柴油机工作的过程，思考一下热机在工作时它们的能量都损失到哪去了吗？